太阳能机场助航灯光系统及控制方法与流程

本发明涉及机场灯光助航领域，尤其涉及一种太阳能机场助航灯光系统及控制方法。

背景技术：

随着中国经济的快速发展，为促进中国通用航空业发展，中国官方将重点推进扩大低空空域开放并部署落实《国务院办公厅关于促进通用航空业发展的指导意见》，指导意见提出，到2020年，建成500个以上通用机场，通用航空器达到5000架以上，通用航空业经济规模超过1万亿元人民币。《通用航空飞行管制条例》《空域使用管理条例》等法规的修订制定，目前已取得实质性进展，同时《低空空域使用管理规定》、《无人驾驶航空器飞行管理规定》、《通航空管信息服务站系统建设和管理规定》、《目视飞行航空地图管理规定》等法规草案也即将形成正式的法规文件。国家发改委将重点推进培育通用航空市场，加快通用机场建设，促进产业转型升级，扩大低空空域开放，强化全程安全监管。太阳能机场助航灯光系统及控制方法的发展前景非常巨大。

随着太阳能光伏技术的日趋成熟化和高效化，太阳能的转换效率已经得到了快速的提升，作为一种环保新能源产品技术正得到广泛的应用。传统的机场灯光系统都采用调光柜交流供电方式，不仅消耗大量的电能，而且在安装施工方面需要铺设大量的供电网络电缆，成本大大的提高。由于采用有线电缆供电方式，灯具需要安装在固定的位置，交流供电方式的机场灯光在需要更换或者维修损坏的灯具时需要断开电源才能进行检修操作，由于机场运营的特殊性，在维修的时间上有着严格的控制，不利于日常的维护和更换，严重影响机场的后勤保障效率，情况严重时甚至影响机场正常的运作。

在出现紧急情况，如果需要临时搭建一个跑道灯光系统，或者用于军事演习、紧急救援、自然灾害救援、突发战争时临时的跑道灯光系统等，传统的交流供电方式的灯光系统无法满足在短时间内完成搭建任务，将严重影响紧急情况时的处理速度，交流灯光系统的灵活性非常低且搭建的人工成本、时间成本都非常巨大。

对于机场灯光系统的光源方面，目前仍然有一些老旧的机场采用灯泡作为发光源，这种光源的功耗大、使用寿命短、发光效率低，是一种过时淘汰的发光源；而且，传统的机场灯光系统需要人工定期进行灯具的工作状态巡视检查，以确保如果出现有损坏的灯具能够及时的进行更换和维修，这种方式浪费人力和时间，且效率低下。传统机场灯光系统不支持红外夜视功能，在需要特殊的应用场景需要静默工作方式时无法满足通过佩戴夜视眼镜来进行夜间安全航行。

对于安全管理方面，目前所有机场灯光系统的安全、检查、检修工作都由机场灯光工作站管理人员进行处理，其它安全管理中心无法得知当前灯光系统的工作状态及数据。完全采用人工的方式对灯光进行检查及监测存在巨大的安全隐患，可能工作人员一时的疏忽造成巨大的安全事故。

目前亟待需要一种环保节能、智能化、远程化、网络化的机场助航灯光系统。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述不足，本发明提供了一种太阳能机场助航灯光系统及控制方法，以解决目前机场光源功耗大、使用寿命短且发光效率低；还能够解决机场交流灯光系统无法满足在短时间内完成搭建任务，且面对紧急情况处理速度低、灵活性低以及检修的人工和时间成本高等问题。通过远程监控功能能够实时掌握灯光系统的工作状态及故障信息，主动上报故障状态减少人工现场巡检频率。

为实现以上目的，本发明提供了如下技术方案：

一种太阳能机场助航灯光系统，包括至少一组太阳能助航灯具、控制中心、远程后台服务系统和用户终端；

所述控制中心连接并控制所述太阳能灯具的开启、关闭和/或灯光光强，并采集所述太阳能助航灯具的实时状态数据和/或故障数据；

所述远程后台服务系统获取并存储所述控制中心的传输数据，并向所述用户终端发送数据；

所述用户终端用于向所述控制中心发送无线控制信号和/或接收所述控制中心的传输数据。

优选地，控制中心包括通过串行通信模块、无线通信模块、移动数据通信模块、wifi模块和/或蓝牙模块中的一种或多种连接用户终端；所述控制中心通过以太网接口和/或gprs无线通信连接所述远程后台服务系统。

优选地，太阳能助航灯具包括无线收发模块、led驱动模块、灯具工作状态检测模块、光强等级切换模块、红外夜视模块和/或故障告警反馈模块。

优选地，用户终端包括无线遥控终端，所述无线遥控终端用于向所述控制中心发送无线远程控制信号。

优选地，用户终端包括智能控制端，所述智能控制端用于向所述控制中心发送控制信号并将接收的控制中心的数据进行显示。

优选地，无线遥控终端包括地面无线遥控终端和/或空中无线遥控终端。

优选地，地面无线遥控终端包括无线收发模块、gprs无线数据模块、电源模块和操作控制模块；

所述空中无线遥控终端包括gsm无线收发模块。

优选地，智能控制端包括通过串行通信接口连接控制中心的pc控制端。

优选地，智能控制端包括搭载有管理人员应用app的移动应用app端，所述移动应用app端包括蓝牙模块和/或wifi模块。

优选地，还包括连接所述后台远程服务器的远程第三方接入端，所述第三方接入端经过授权后接收所述远程后台服务系统的传输数据。

优选地，控制中心还连接温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器和/或pm2.5传感器。

本发明还提供了一种太阳能机场助航灯光系统控制方法，太阳能机场助航灯光系统控制方法具体包括以下步骤：

步骤s1：用户终端向控制中心发送控制信号；

步骤s2：控制中心根据控制信号向太阳能助航灯具发送相应的控制命令；控制中心定时向太阳能助航灯具发送状态查询命令；

步骤s3：太阳能助航灯具根据相应的控制命令开启、关闭或者进行光强等级切换；太阳能助航灯具根据状态查询命令向控制中心反馈灯具的实时状态信息和/或故障信息；

步骤s4：控制中心将太阳能助航灯具的实时状态信息和/或故障信息发送至远程后台服务系统和用户终端；

步骤s5：远程后台服务系统和/或用户终端对控制中心的传输数据进行存储和显示。

优选地，还包括步骤s6：经过授权的远程第三方接入端可接入远程后台服务系统实现数据通信。

优选地，控制中心的传输数据还包括传感器数据，所述传感器数据包括太阳能助航灯具周围环境的温度、湿度、二氧化碳值和/或pm2.5。

与现有技术相比，本发明提供的太阳能机场助航灯光系统及控制方法，具有以下有益效果：

1)本发明提供的太阳能机场助航灯光系统采用太阳能新能源供电方式充分利用大自然的绿色能量，能够大大的降低对电能的消耗和对环境造成的污染，同时采用太阳能供电方式，在建设施工的时候不再需要铺设大量的供电及通信电缆，大大的节约了建设成本和人工成本。在需要临时搭建一个跑道灯光系统用于军事演习、紧急救援、自然灾害救援、突发战争时临时的跑道灯光系统时能够快速的完成铺设工作节约时间提高效率。太阳能机场助航灯光系统及控制方法使太阳能机场助航灯光系统具有环保节能、智能化、节能、智能、灵活、远程化及网络化等优点。

2)本发明提供的太阳能机场助航灯光系统及控制方法，控制中心通过gprs或者以太网传输至后台远程服务系统端，传输的数据信息采用md5加密算法对传输珠数据进行数据加密，保证在网络上传输数据的安全性和可靠性。

3)本发明提供的太阳能机场助航灯光系统具备实地环境监测功能，能够及时的获取现场的环境状况，为安全航行、环境预测、气象预测提供可靠的监测数据。

4)本发明提供的太阳能机场助航灯光系统支持空中驾驶人员远程遥控控制方式及红外夜视功能，特别适用于小型机场、执行秘密任务的作战部队、临时搭建的应急机场等，在需要使用的时候驾驶人员通过空中遥控终端直接控制灯光系统的工作状态。通过佩戴红外夜视眼镜能够在不开启可见光模式的情况下通过红外夜视灯进行安全降落。

5)本发明提供的太阳能机场助航灯光系统利用wifi，gprs，蓝牙，以太网，433m/2.4g，rs232/rs485等多种技术实现对灯光系统的控制，能够满足于不同的应用场景及需求。

6)本发明提供的太阳能机场助航灯光系统支持移动手机端app控制管理功能，管理人员通过app即可及时的控制灯光系统及获取灯具的状态信息、故障信息、环境地理信息。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明实施例太阳能机场助航灯光系统的原理示意图；

图2是本发明实施例太阳能机场助航灯光系统的控制中心的功能框图；

图3是本发明实施例太阳能机场助航灯光系统的太阳能助航灯具的功能框图；

图4是本发明另一实施例太阳能机场助航灯光系统的原理示意图；

图5是本发明实施例太阳能机场助航灯光系统控制方法的工作原理示意图；

图6是太阳能机场助航灯光系统的地面无线遥控终端与控制中心通信的工作流程图；

图7是控制中心与后台服务器的通信连接框图；

图8是空中无线控制终端与控制中心及灯具的通信框图；

图9是移动应用app端与控制中心及灯具的通信连接框图；

图10是pc控制端与控制中心及灯具之前的通信框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，其中如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。

图1是本发明实施例太阳能机场助航灯光系统的原理示意图。太阳能机场助航灯光系统包括至少一组太阳能助航灯具20、控制中心10、远程后台服务系统30和用户终端40；

控制中心10连接并控制太阳能助航灯具20的开启、关闭和/或灯光强度，并采集太阳能助航灯具20的实时状态数据、故障数据；远程后台服务系统30获取并存储控制中心10的传输数据并向用户终端40发送数据；用户终端40用于向控制中心10发送无线控制信号和/或接收控制中心的传输数据。

参见图2，控制中心10包括通过串行通信模块101、无线通信模块103、移动数据通信模块102、wifi模块104和/或蓝牙模块105中的一种或多种连接用户终端。具体的，串行通信模块101采用rs232通信接口或者rs485通信接口；无线通信模块103采用频段为433m、915m或者2.4g无线通信接口；移动数据通信模块102采用2g、3g、4g、gprs或者gsm通信接口；wifi模块104采用wifi-ap热点接口。

控制中心10通过以太网接口106和/或gprs无线(包括2g、3g、4g网络)通信连接远程后台服务系统30，控制中心10通过灯具控制及数据采集模块107连接所述至少一组太阳能助航灯具20。其中，以太网接口106采用rj45以太网接口。

控制中心10主要负责灯具与其它控制终端之间进行数据通信，控制中心接收来自地面无线遥控终端、pc控制端、空中无线遥控终端、移动应用app端、远程后台服务系统端的控制命令，并将相应的命令转发至灯具，同时通过控制中心采集各灯具的工作状态、故障信息、传感器的数据。控制中心通过gprs或者以太网传输至后台远程服务系统端，传输的数据信息采用md5加密算法对传输的数据进行加密，保证在网络上传输数据的安全性和可靠性。

参见图3，太阳能助航灯具20包括无线收发模块201、灯具工作状态检测模块202、光强等级切换模块203及故障告警反馈模块204。无线收发模块201采用频段为433m、915m或者2.4g无线通信接口与控制中心10进行通信。太阳能助航灯具20还包括电池管理模块205，电池管理模块205用于对太阳能电源进行管理。太阳能助航灯具20还包括led驱动模块206及红外夜视模块206，飞行员通过佩戴红外夜视眼镜能够在不开启可见光模式的情况下通过红外夜视灯进行安全降落。

太阳能助航灯具20采用第四代led光源作为灯具的发光源，在机场助航灯光系统中作为主要的机场灯光设备，灯具通过无线收发模块接收来自控制中心或者地面远程遥控器的控制命令，其自带的无线收发模块能够与灯具之间实现自组网功能，灯具接受来自控制中心的控制命令能够以最优路线自动跳级路由方式传送至目标灯具，灯具接收到命令后根据命令需求采集和传输回灯具自身的工作状态、电池状态、发光强度等级、故障信息等信息至控制中心。

图4是本发明另一实施例太阳能机场助航灯光系统的原理示意图。用户终端40包括无线遥控终端401，无线遥控终端401用于向控制中心发送无线远程控制信号。用户终端40还包括智能控制端402，智能控制端402用于向控制中心10发送控制信号并将接收的控制中心10的数据进行显示。

参见图4，无线遥控终端401包括地面无线遥控终端4011和空中无线遥控终端4012。智能控制端402包括通过串行通信接口连接控制中心10的pc控制端4021。智能控制端402还包括搭载有管理人员应用app的移动应用app端4022，移动应用app端4022通过蓝牙模块和/或wifi模块连接控制中心10。

控制中心10还连接有温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器和/或pm2.5传感器，用于检测灯具或者控制中心附近环境的温度、湿度、二氧化碳值或者pm2.5。

地面无线遥控终端4011包括无线收发模块、gprs无线数据模块、电源模块和操作控制模块；地面无线遥控终端4011通过无线收发模块和gprs无线数据模块通信连接控制中心10。电源模块用于遥控终端充电控制；操作控制模块包括lcd触摸控制屏或者操作按键。

其中，空中无线遥控终端4012通过gsm无线收发模块通信连接控制中心10，可控制灯具工作在可见光模式或红外不可见光模式下进行工作。

远程后台服务系统30还包括气象监测模块、环境监测模块、个人周边环境监测模块和/或灯具数据监控模块。系统具备实地环境监测功能，能够及时的获取现场的环境状况，为安全航行、环境预测、气象预测提供可靠的监测数据。

优选地，太阳能机场助航灯光系统还包括连接远程后台服务系统30的远程第三方接入端，第三方接入端在授权的情况下可接收远程后台服务系统30的传输数据。

图5是本发明实施例太阳能机场助航灯光系统控制方法的工作原理示意图。本发明还提供了一种太阳能机场助航灯光系统控制方法，参见图5，整理后，具体包括以下步骤：

步骤s1：用户终端向控制中心发送控制信号；

步骤s2：控制中心根据控制信号向太阳能助航灯具发送相应的控制命令；控制中心定时向太阳能助航灯具发送状态查询命令；

步骤s3：太阳能助航灯具根据相应的控制命令开启、关闭或者进行光强等级切换；太阳能助航灯具根据状态查询命令向控制中心反馈灯具的实时状态及故障信息；

步骤s4：控制中心将太阳能助航灯具的实时状态及故障信息发送至远程后台服务系统和用户终端；

步骤s5：远程后台服务系统和/或用户终端对控制中心的传输数据进行存储和显示。

优选地，还包括步骤s6：远程第三方接入端经过授权后可接入远程后台服务系统实现数据通信。

其中，控制中心10的传输数据还包括传感器数据，传感器数据包括太阳能助航灯具周围环境的温度、湿度、二氧化碳值和/或pm2.5。

图6是太阳能机场助航灯光系统的地面无线遥控终端与控制中心通信的工作流程图。地面无线遥控终端采用频段为433m、915m或2.4g无线频率与控制中心及pc控制器端进行通信，该遥控器通过433m、915m或2.4g无线也可单独与灯具进行无线通信，通过地面无线遥控终端可以对灯具进行开关控制、灯具的光级调节等控制操作，如果用户已经把灯具的id全部注册到远程后台服务器端，用户也可通过gprs无线数据通道与后台服务器进行通信，后台服务器将转发遥控器控制信息至指定id的控制中心进行通信、控制、数据采集。

地面灯光系统管理人员可通过地面遥控终端、pc控制端发送控制命令至控制中心，控制中心解析收到的控制命令后对灯具发送相应的控制操作，灯具接收到控制中心发出的控制信息后，根据命令信息自动调整灯具的工作方式及灯具的光强等级。

控制中心定时采集灯具的工作状态及外接的温度传感器、湿度传感器、pm2.5传感器的实时数据，并将采集到的工作状态及传感器的数据通过以太网发送至后台远程服务器进行数据存储，同时如果控制中心有连接管理员的移动管理app，将采集的数据一同推送至管理人员的移动手机管理app端，让管理人员能及时的对灯具的工作状态进行监控。

空中无线远程控制终端适用于小型非24小时运作的机场控制，只有当飞机驾驶员需要降落的时候通过空中远程控制终端远程操作灯光系统，在不需要使用的时候即可关闭灯光系统，这样将可节约电能同时减少维护成本。

参见图7的控制中心与后台服务器的通信连接框图。远程后台服务系统用于采集和存储灯具的工作状态及传感器数据信息，控制中心通过gprs网络或者在具备有线网络的情况下通过rj45以太网接口与后台服务器进行网络连接，并将灯具的工作状态及传感器数据采用控制中心与后台服务器建立的安全通信链路进行数据传输，用户通过远程网络即可随时查看和监控灯具的工作状态及传感器数据信息，实现远程化监控及网络化监控。

参见图8的空中无线控制终端与控制中心及灯具的通信框图。空中无线控制终端采用gsm无线与控制中心进行远程通信，用于小型飞机驾驶员及直升飞机驾驶员对需要进行降落时远程打开机场的灯光系统。

参见图9的移动应用app端与控制中心及灯具的通信连接框图。移动应用app端主要实现手机移动监测和控制功能，管理人员通过蓝牙或者wifi即可与控制中心进行通信，通过手机应用app界面实现对灯具的状态监测及灯具的控制。

参见图10的pc控制端与控制中心及灯具的通信框图。pc控制端通过在pc电脑上安装应用软件，通过rs485端口与控制中心进行数据通信，管理员通过电脑应用软件可以控制灯具的开关、灯具的光级，同时能够显示对应灯具的工作状态。

以上仅为本发明较佳实施例，并不用于局限本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均需要包含在本发明的保护范围之内。